DE1940490B2

DE1940490B2 - Servolenkung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE1940490B2
Application number: DE19691940490
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Prof. Dr.-Ing.; KaU Klaus Dipl.-Ing.; Bülow Manfred; 7000 Stuttgart Förster
Original assignee: Ausscheidung in: 19 66 908 Ausscheidung in: 19 66 909 Ausscheidung in: 19 66 910 Ausscheidung in: 19 66 911 Daimler-Benz AG, 7000 Stuttgart
Priority date: 1969-08-08
Filing date: 1969-08-08
Publication date: 1977-06-16
Also published as: SE393341C; JPS4840207B1; SU610483A3; FR2056718A5; SU643076A3; SE393341B; DE1940490A1; SU604474A3; SU532332A3; HU171250B; GB1316293A

Description

Die Erfindung bezieht sicii auf eine Servolenkung für Fahrzeuge, bei der ein im Durchmesser in einen engen Führungskolbenteil und in einen weiten, den wirksamen Querschnitt für das Druckmittel bildenden Arbeitskolbenteil abgestufter Arbeitskolben in einem entsprechend abgestuften Getriebegehäuse verschiebbar gela- 6a gert ist sowie eine mit ihrem Zahnsegment in ein Zahnstangenprofil des Führungskolbenteiles eingreifende Lenkwelle und ein mit einer Lenkmutter zusammenarbeitender Steuerschieber im Bereich des engen Getriebegehäuseteiles gelagert sind, und bei der die Lenkmutter im Führungskolbenteil drehbeweglich und axial unverschiebbar gelagert sowie mit einer im Getriebegehäuse axial festgelegten Lenkschnecke schraubbeweglich verbunden ist und bei der das Zahnsegment durch die zur Längsachse der Lenkwelle, senkrechte und die Achse des Arbeitskolbens enthaltende Axialebene geschnitten scwie die Lenkmutter in eine radiale Ausnehmung des Führungskolbenteiles eingesetzt ist, deren Längsachse senkrecht zur Längsachse des Arbeitskolbens verläuft

Bei einer bekannten Servolenkung dieser Art (DT-AS 12 61 000) sind die Ausnehmung für die Lenkmutter und das Zahnstangenprofil in Richtung der Kolbenachse hintereinanderliegenden Abschnitten des Führungskolbenteiles sowie die Achsen von Steuerventil und Lenkwelle parallel zueinander angeordnet Diese Servolenkung baut wegen ihrer Kolbenabstufung in vorteilhafter Weise eng, weist jedoch wegen der im wesentlichen zur Erzielung eines großen tragenden Kotbenquerschnittes im Bereich des Zahnstangenprofiles getroffenen Hintereinanderanordnung von Ausnehmung und Zahnstangenprofil eine relativ große Baulänge auf.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, eine Servolenkung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine kurze, relativ schmale und kompakte Bauform aufweist

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der die Ausnehmung für die Lenkmutter enthaltende Axialabschnitt des Führungskolbenteiles auch das Zahnstangenprofil aufweist und die Längsachse der Ausnehmung parallel zur Zahnfußebene des Zahnstangenprofils und die Längsachse des Steuerschiebers senkrecht zur Längsachse der Lenkwelle verläuft

Durch die Erfindung ist eine Servolenkung geschaffen, deren Getriebegehäuse praktisch nicht länger baut als es zur Unterbringung des Zahnsegmentes und des Arbeitskolbens erforderlich ist. Alle für die Steuerung wichtigen Teile sind auf engstem Raum untergebracht

Die erfindungsgemäße Anordnung des Steuerschiebers ergibt den Vorteil, daß das Getriebegehäuse nicht breiter baut, als es zur alleinigen Unterbringung der Ler.kweHe erforderlich ist. Das Getriebegehäuse der erfindungsgemäßen Servolenkung kann infolge seiner kurzen Baulänge aus Sicherheitsgründen, unmittelbar an der Stirnwand des Fahrzeuges angeordnet sein, ohne daß die Lenkungskupplung in den Fahrgastraum hineinragt. Durch das radiale Einsetzen der Lenkmutter in den Arbeitskolben kann der Kolbendurchmesser klein gehalten werden bzw. abgestuft sein, so daß das Getriebegehäuse in allen Richtungen relativ wenig Raum beansprucht.

Unter bestimmten Lagerbedingungen für die Lenkmutter kann es vorteilhaft sein, wenn die mittlere drehachsnormale Querebene der Lenkmutter in der mittleren Hubstellung des Arbeitskolbens geringfügig gegenüber der die Achse der Lenkwelle enthaltenden drehachsnormalen Querebene des Lenkgetriebegehäuses versetzt ist Die Lenkung baut jedoch optimal kurz, wenn die Anordnung so getroffen ist, daß in der mittleren Hubstellung des Arbeitskolbens die mittlere Querebene der Lenkmutter in der zur Achse des Arbeitskolbens senkrechten Querebene durch die Achse der Lenkwelle liegen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Servolenkung nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ausnehmung über ihre Längenerstreckung gleichbleibenden, im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist Hierdurch ist es möglich, die Ausnehmung rationell durch Räumen herzustellen.

Ein besonders gedrungener Gesamtquerschnitt ergibt sich bei der Servolenkung nach der Erfindung dadurch, daß der Steuerschieber in dem dem gehäuseinneren Ende der Lenkwelle benachbarten Teil des Getriebegehäuses gelagert ist s

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Servolenkung dargestellt Es zeigt

Fig. 1 den Schnitt in der die Achse des Steuerschiebers und der Lenkwelle enthaltenden Durchmesserebene der Lenkung des ersten Ausführungsbeispieles nach Linie I-I der F ig. 2,

F i g. 2 den Längsschnitt durch die Lenkung des ersten Ausführungsbeispieles gemäß linie H-II in F i g. 1 und

Fig.3 einen Längsschnitt des zweiten Ausführungsbeispieles.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist weist das Getriebegehäuse 10 dieser erfindungsgemäßen Lenkung jeweils einen im Durchmesser abgestuften Arbeitszylinder 11 auf, in dessen engem Zylinderteil 38a ein Arbeitskolben 12 axialverschiebbar geführt ist der entsprechend der Zylinderabstufung sowohl mit einem im Durchmesser erweiterten Kolbenteil 12a für seine gegenüber einem weiten Zylinderteil 38 wirksame Arbeitsfläche als auch mit einem im Durchmesser verengten Führungskolbenteiles 126 versehen ist. Durch die Verengung des Führungskolbenteiles 126 baut das Gehäuse 10 sehr schmal Im Führungskolbenteil 126 des Arbeitskolbens 12 ist eine Lenkmutter 13, die über einen Kugelumlauf 14 mit einer Lenkschnecke 15 achraubbeweglich verbunden ist an den Lagerstellen 13a und 136 drehbar und axial unverschiebbar gelagert. In einer Ausbuchtung 16 des Getriebegehäuses 10 ist eine Lenkwelle 17 gelagert, die ein Zahnsegment 18 aufweist, das mit einem Zahnstangenprofil 19 im engeren Führungskolbenteil 126 des Arbeitskolbens 12 im Zahneingriff steht Das Getriebegehäuse 10 ist ferner mit einer Gehäusebohrung 20 versehen, in die ein Steuerschieber 21 unmittelbar eingesetzt ist, durch den die Zu- und Ableitung des Druckmittels zu den Arbeitsräumen 22 und 23 des Arbeitszylinders 11 beiderseits des Arbeitskolbens 12 gesteuert wird.

Die Längsachse 24 der Lenkwelle 17 und die Längsachse 25 des Steuerschiebers 21 liegen in einer gemeinsamen Durchmesserebene /-/ des Getriebegehäuses 10. In der in Fig.2 gezeichneten mittleren Hubstellung des Arbeitskolbens 12 fallen die drehachsnormale Mittelebene 26 der Lenkmutter 13 und die Durchmesserebene /-/zusammea

Der Arbeitskolben 12 ist radial außen gegenüber der im Durchmesser weiten Wand 38 des Arbeitszylinders 11 durch eine Dichtung 37 und radial ^:nnen durch eine Dichtung 39 gegenüber einer Dichtungshülse 40 abgedichtet Die Dichtungshülse 40 umschließt konzentrisch ein Spindelteil 41 der Lenkschnecke 15. Die Dichtungshülse 40 ist mit einem Gchäusestirndeckel 42 einteilig ausgeführt, in dem das Spindelteil 41 axial und radial mittels einer Lageranordnung 46 gelagert ist. Der Gehäusestirndeckel 42 ist mittels Schrauben 43 am Getriebegehäuse 10 befestigt und gegenüber dem Arbeitszylinder 11 durch einen O-Ring 44 sowie gegenüber dem Spindelteil 41 durch einen weiteren O-Ring 45 abgedichtet

Die Lenkschnecke !5 ist bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2 an ihrem der Lageranordnung 46 abgewendeten Ende über den Kugelumlauf 14, die Lenkmutter 13 und ein Schrägkugellager 47 radial im Arbeitskolben 12 abgestützt

Durch die aus F i g. 1 zu ersehende Anordnung des Steuerschiebers 21 am gehäuseinneren Ende 69 der Lenkwelle 17 befindet sich derselbe in Einbaulage oberhalb des Arbeitszylinders 11, so daß eine wirksame Betriebsentlüftung der Arbeitsräume 22 und 23 über den Steuerschieber gewährleistet ist

Beim zweiten Ausführungsbeispiel (Fig.3) der Erfindung ist der Lenkspindelaustritt auf die gegenüber der Ausführung nach den F i g. 1 und 2 entgegengesetzte Seite des Getriebegehäuses verlegt wodurch der Abstand Lenkspindelaustritt-Lenkwellenmitte sehr klein ist und das Getriebegehäuse insgesamt sehr kurz baut

Ein Getriebegehäuse 410 weist einen im Durchmesser abgestuften Arbeitszylinder 411 auf, in dem ein entsprechend abgestufter Arbeitskolben 412 verschiebbar geführt ist Der Arbeitskolben 412 ist durch seinen weiten Kolbenteil 412a mittels einer Dichtung 437 gegenüber dem weiten Zylinderteil 438 abgedichtet und über sein enges Führungskolben teil 4126 im engen Zylinderteil 438a radial geführt Im Führungskolbenteil 4126 ist eine Lenkmutter 413, die über einen Kugelumlauf 414 mit einer Lenkschnecke 415 schraubbeweglich verbunden ist, an Lagerstellen 4i3a und 4136 drehbar und axial unverschiebbar gelagert In einer Ausbuchtung 416 des Getriebegehäuses 410 ist eine Lenkwelle 417 gelagert die ein Zahnsegment 418 aufweist, das mit einem Zahnstangenprofil 419 im engen Führungskolbenteil 4126 im Zahneingriff steht.

Die Achse der Lenkwelle 417 liegt in einer Durchmesserebene V7-V7des Getriebegehäuses 410. In der in Fig.3 gezeichneten mittleren Hubstellung des Arbeitskolbens 412 weisen die drehachsnormale Mittelebene 426 der Lenkmutter 413, in der auch die Achse des Steuerschiebers liegt, und die Durchmesserebene VI- VI einen nur geringfügigen Abstand voneinander auf, so daß das Getriebegehäuse kurz baut.

Ein mit der Lenkschnecke 415 starr verbundenes Lenkspindelteil 441 tritt an derjenigen Gehäusestirnseite 471 aus dem Getriebegehäuse 410 heraus, die dem engen Führungskolbenteil 4126 des Arbeitskolbens 412 benachbart ist Hierdurch kann ein Abstand 474 zwischen Lenkwellenachse und Gehäussstirnseite 471 kleingehalten werden. Eine zentrische öffnung 472 des Arbeitskolbens 412 ist an dem weiten Ende des Arbeitskolbens durch einen Schraubverschlußdeckel 473 druckdicht verschlossen, so daß eine besondere Dichtungshülse zwischen Arbeitskolben 412 und Lenkspindelteil 441 nicht erforderlich ist

Bei den beiden Lenkungen der Fig. 1, 2 und 3 ist jeweils folgende gemeinsame Anordnung vorgesehen:

Die Längsachse 24 der Lenkwelle 17 bzw. 417 und die Längsachse 25 des Steuerschiebers 21 stehen senkrecht aufeinander. Die Zahnbreite 27 des Zahnsegmentes 18 bzw. 418 der Lenkwelle 17 bzw. 417 ist annähernd mittig zu der Axialebene //-// des Getriebegehäuses 10 bzw. 410 angeordnet Der Arbeitskolben 12 bzw. 412 weist eine radiale Ausnehmung 28 bzw. 428 für das Einsetzen der Lenkmutter 13 bzw. 413 auf. Die Längsachse 29 dieser Ausnehmung verläuft senkrecht zur Längsachse 30 bzw. 430 des Arbeitskolbens 12 bzw. 412 und parallel zur Zahnfußebene 31 des Zahnstangenprofils 19 bzw. 419 am Arbeitskolben 12 bzw. 412.

Die Ausnehmung 28 bzw. 428 liegt in Richtung der Kolbenlängsachse 30 bzw. 430 in Höhe des Zahnstangenprofiles 19 bzw. 419 im Führungskolbenteil 126 bzw. 4126. Durch die Anordnung und Ausbildung der Ausnehmung 28 bzw. 428 ist es möglich, eine Steuerleiste 35 zum Betätigen des Steuerschiebers 21

mit der Lenkmutter 13 bzw. 413 einteilig auszuführen und die Lenkmutter 13 bzw. 413 radial in den Arbeitskolben 12 bzw. 412 einzusetzen. Durch die zur Lenkwelle 17 bzw. 417 senkrechte Anordnung des Steuerschiebers 21 wird das Getriebegehäuse 10 bzw. 410 nicht länger und nicht breiter als zur Lagerung der Lenkwelle erforderlich. Der Arbeitszylinder 11 bzw. 411 liegt nahe dem Schnittpunkt der Längsachsen 24 und 25, so daß der Gehäusequerschnitt klein ist. Die erfindungsgemäße Lenkung weist ein Zahnsegment auf, dessen korrespondierendes Zahnstangenprofil am engen Führungskolbenteil des Arbeitskolbens vorgesehen ist.

Hierdurch ergibt sich eine Verringerung des Kolbendurchmessers gegenüber den bekannten Lenkungen.

Zur Vereinfachung der Fertigung des Arbeitskolbens durchsetzt die radiale Ausnehmung den Kolben vollständig. Für die Ausnehmung ist ein rechteckiger Querschnitt vorgesehen, wie bei 36 in F i g. 2 bzw. 436 ir F i g. 3 angedeutet ist, so daß die Ausnehmung durch Räumverfahren hergestellt werden kann.

Es ist selbstverständlich möglich, ein oder mehrere Merkmale der einen Ausführung bei der anderer gezeigten Ausführung zu verwenden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Servolenkung für Fahrzeuge, bei der ein im Durchmesser in einen engen Führungskolbenteil und in einen weiten, den wirksamen Querschnitt für das S Druckmittel bildenden Arbeitskolbenteil abgestufter Arbeitskolben in einem entsprechend abgestuften Getriebegehäuse verschiebbar gelagert ist sowie eine mit ihrem Zahnsegment in ein Zahnstangenprofil des Führungskolbenteiles eingreifende Lenkwelle ι ο und ein mit einer Lenkmutter zusammenarbeitender Steuerschieber im Bereich des engen Getriebegehäuseteiles gelagert sind, und bei der die Lenkmutter im Führungskolbenteil drehbeweglich und axial unverschiebbar gelagert sowie mit einer im Getriebegehäuse axial festgelegten Lenkschnecke schraubbeweglich verbunden ist und bei der das Zahnsegment durch die zur Achse der Lenkwelle senkrechte und die Achse des Arbeitskolbens enthaltende Axialebene geschnitten sowie die Lenkmutter in eine radiale Ausnehmung des Führungskolbenteiles eingesetzt ist, deren Längsachse senkrecht zur Längsachse des Arbeitskolbens verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ausnehmung (28 bzw. 428) für die Lenkmutter (13 bzw. 413) enthaltende Axialabschnitt des Führungskolbenteiles (126 bzw. 4i2b) auch das Zahnstangenprofii (19 bzw. 419) aufweist und die Längsachse (29) der Ausnehmung parallel zur Zahnfußebene des Zahnstangenprofils und die Längsachse (25 bzw. 423) des Steuerschiebers (21 bzw. 421) senkrecht zur Längsachse (24 bzw. 424) der Lenkwelle (17 bzw. 417) verläuft

2. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der mittleren Hubstellung des Arbeitskolbens (12) die mittlere Querebene der Lenkmutter (13) in der zur Achse (30) des Arbeitskolbens (12) senkrechten Querebene (I-l)

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3. Servolenkung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (28 bzw. 428) mit gleichbleibenden, im wesentlichen rechteckigen Querschnitt (36 bzw. 436) den Führungskolbenteil durchdringt.

4. Servolenkung nach einem oder mehreren der Ansprüche ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (21 bzw. 421) in dem dem gehäuseinneren Ende (69 bzw. 469) der Lenkwelle (17 bzw. 417) benachbarten Teil des Getriebegehäuses (10 bzw. 410) gelagert ist.